Chọn công xuất động cơ điện
Muốn hệ thống truyền động điện tự động làm việc đúng các chỉ tiêu kỹ thuật , kinh tế và an toàn , cần chọn đúng động cơ điện
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trong ®ã:
ch−¬ng 6
τ = (tom® - tomt) lµ nhiÖt sai (®é chªnh nhiÖt ®é gi÷a m¸y ®iÖn
chän c«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn vµ m«i tr−êng, tÝnh theo ®é oC).
tom® lµ nhiÖt ®é cña m¸y ®iÖn (oC).
§6.1. Kh¸i niÖm chung
tomt lµ nhiÖt ®é m«i tr−êng (oC).
Muèn hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng (HT T§§T§) lµm A lµ hÖ sè to¶ nhiÖt cña m¸y ®iÖn (Jul/ cal.oC).
viÖc ®óng c¸c chØ tiªu kü thuËt, kinh tÕ vµ an toµn, cÇn chän ®óng
®éng c¬ ®iÖn. C lµ nhiÖt dung cña m¸y ®iÖn (Jul/ oC).
NÕu chän ®éng c¬ kh«ng phï hîp, c«ng suÊt ®éng c¬ qu¸ dt lµ kho¶ng thêi gian nhá (s).
lín, sÏ lµm t¨ng gi¸ thµnh, gi¶m hiÖu suÊt truyÒn ®éng vµ gi¶m hÖ Gi¶i ph−¬ng tr×nh (6-2) ta ®−îc:
sè c«ng suÊt cosϕ.
+ Qu¸ tr×nh ®èt nãng khi m¸y ®iÖn lµm viÖc (nhiÖt sai t¨ng):
Ng−îc l¹i, nÕu chän ®éng c¬ cã c«ng suÊt qu¸ nhá so víi
yªu cÇu th× cã thÓ ®éng c¬ kh«ng lµm viÖc ®−îc hoÆc bÞ qu¸ t¶i τ = τ«® + (τb® - τ«®).e-t/ θ (6-3)
dÉn ®Õn ph¸t nãng qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp g©y ch¸y hoÆc gi¶m tuæi + C¸c ®−êng cong ph¸t nãng vµ nguéi l¹nh cña m¸y ®iÖn:
thä ®éng c¬.
Khi chän ®éng c¬ ph¶i c¨n cø vµo trÞ sè vµ chÕ ®é lµm viÖc τ τ
cña phô t¶i; ph¶i xÐt ®Õn sù ph¸t nãng cña ®éng c¬ lóc b×nh θ
th−êng còng nh− lóc qu¸ t¶i. τ«® τb®
Khi m¸y ®iÖn lµm viÖc sÏ ph¸t sinh c¸c tæn thÊt c«ng suÊt
∆P vµ tæn thÊt n¨ng l−îng:
∆W = ∫ ∆P.dt (6-1) τb® τ«®
1 t θo t
Tæn thÊt nµy sÏ ®èt nãng m¸y ®iÖn. NÕu m¸y ®iÖn kh«ng cã 3θ 3θo
sù trao ®æi nhiÖt víi m«i tr−êng th× nhiÖt ®é trong m¸y ®iÖn sÏ a) b)
t¨ng ®Õn v« cïng vµ lµm ch¸y m¸y ®iÖn. Thùc tÕ th× trong qu¸ H×nh 6 - 1: §−êng cong ph¸t nãng (a) vµ nguéi l¹nh (b)
tr×nh lµm viÖc, m¸y ®iÖn cã trao ®æi nhiÖt víi m«i tr−êng nªn tæng qu¸t
nhiÖt ®é trong nã chØ t¨ng ®Õn méi gi¸ trÞ æn ®Þnh nµo ®ã.
§èi víi vËt thÓ ®ång nhÊt ta cã: Trong ®ã:
∆P.dt = C.dτ + A.τ.dt (6-2) τ«® = Q/ A lµ nhiÖt sai æn ®Þnh cña m¸y ®iÖn khi t = ∞ .
Trang 178 Trang 179
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Q lµ nhiÖt l−îng cña m¸y ®iÖn (Jul/ s).
P τ P τ P τ
τb® lµ nhiÖt sai ban ®Çu khi t = 0.
θ = C/A lµ h»ng sè thêi gian ®èt nãng. Pc Pc Pc Pc Pc
τ«® τ«® τ«®
Khi t = 0 vµ τb® = 0 (tøc ban ®Çu tom® = tomt) th×:
τmax τmax
τ = τ«®.(1 - e-t/ θ) (6-4)
+ Qu¸ tr×nh nguéi l¹nh khi m¸y ®iÖn ngõng lµm viÖc (nhiÖt
sai gi¶m): t t t
-t/ θo
τ = τb®.e (6-5) tlv tlv tn
a) b) c)
Trong ®ã: θo lµ h»ng sè thêi gian nguéi l¹nh.
H×nh 6 - 3: Ph©n lo¹i chÕ ®é lµm viÖc theo τ
τ τ
§6.2. C¸c chØ tiªu CHÊT L¦îNG vµ c¸c b−íc
θ
chän ®éng c¬ ®iÖn
τ«® τb®
6.2.1. C¸c chØ tiªu
6.2.1a. ChØ tiªu kü thuËt
τb® τ«® §éng c¬ ®−îc chän ph¶i thÝch øng víi m«i tr−êng lµm viÖc:
3θ t θo 3θo t Tuú theo m«i tr−êng: kh« - −ít, s¹ch - bÈn, nãng - l¹nh, ho¸
chÊt ¨n mßn, dÔ næ, ..., mµ chän c¸c ®éng c¬ kiÓu: hë - kÝn, chèng
a) b) n−íc, chèng ho¸ chÊt, chèng næ, nhiÖt ®íi ho¸, ...
H×nh 6 - 2: a) §−êng cong ph¸t nãng khi τb® = 0,
§éng c¬ ®−îc chän ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ph¸t nãng khi
b) §−êng cong nguéi l¹nh
lµm viÖc b×nh th−êng còng nh− khi qu¸ t¶i (®©y lµ ®iÒu kiÖn c¬
* C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña hÖ ph©n lo¹i theo τ cã 3 lo¹i: b¶n):
+ ChÕ ®é dµi h¹n: khi cã t¶i l©u dµi, τc.t¶i = τ«® (h×nh 6-3a). τ®c ≤ τcp ; hay: to®c ≤ tocp (6-6)
o
+ ChÕ ®é ng¾n h¹n: Trong thêi gian cã t¶i: τc.t¶i < τ«® nh− (t cp phô thuéc vËt liÖu chÕ t¹o vµ kÕt cÊu tõng lo¹i ®éng c¬)
h×nh 6-3b. §éng c¬ ®−îc chän ph¶i ®¶m b¶o tèc ®é yªu cÇu: tèc ®é
+ ChÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i: lóc cã t¶i: τc.t¶i < τ«® , lóc dõng th× ®Þnh møc, cã ®iÒu chØnh tèc ®é hay kh«ng, ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc
®é, ®iÒu chØnh tr¬n hay ®iÒu chØnh cã cÊp.
τk.t¶i ≠ τb® nh− h×nh 6 - 3c, (τc.t¶i ≡ tlv , τk.t¶i ≡ tn ) .
Trang 180 Trang 181
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Chän lo¹i ®éng c¬ th«ng dông hay ®éng c¬ cã ®iÒu chØnh Dùa vµo sæ tay tra cøu,
tèc ®é. Chän lo¹i ®éng c¬ xoay chiÒu hay ®éng c¬ mét chiÒu ... Mc
s¬ bé chän ®éng c¬ cã:
§éng c¬ ®−îc chän ph¶i ®¶m b¶o khëi ®éng, h·m, ®¶o Mc
chiÒu ... tèt. M®m.chän ≥ Mtb ; (6-9)
M®m.chän - m« men ®Þnh a) Mco Mco
6.2.1b. chØ tiªu kinh tÕ
§éng c¬ ®−îc chän ph¶i lµm viÖc víi hiÖu suÊt kinh tÕ cao, møc cña ®éng c¬ ®−îc chän.
t
vèn ®Çu t− bÐ, chi phÝ vËn hµnh Ýt, b¶o qu¶n vµ söa ch÷a thÊp, sö 6.2.2b. B−íc 2 n
dông hÕt c«ng suÊt... b)
TÝnh m« men ®éng
6.2.2. C¸c b−íc chän c«ng suÊt ®éng c¬ (trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é) α α
dùa vµo ω(t): tk® txl th t
§Ó tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ cÇn ph¶i biÕt mét sè yªu
cÇu c¬ b¶n: Mdg = Mdc − Mc M®g
- §Æc tÝnh phô t¶i Pyc(ω), Myc(ω), vµ ®å thÞ phô t¶i Pc(t), dω
=J c)
Mc(t), ωc(t). dt t
- Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é D: ωmin vµ ωmax . =
J dn
.
- Lo¹i ®éng c¬ ®Þnh chän (xoay chiÒu, mét chiÒu, ®Æc biÖt). 9, 55 dt
J Mc.®g
- Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ dïng bé biÕn ®æi g× trong hÖ = . tgα Mmax
thèng. 9, 55 (6-10)
§iÒu kiÖn chän: Trong ®ã: α lµ gãc d)
nghiªng n(t) ë h×nh 6-4b t
M®c ≥ Mc + Mco + M®g (6-7)
trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é.
C¸c b−íc tiÕn hµnh chän c«ng suÊt ®éng c¬:
J lµ m« men qu¸n tÝnh H×nh 6 - 4:
6.2.2a. B−íc 1 cña hÖ thèng ®· quy ®æi vÒ §å thÞ c¸c b−íc chän P®.c¬
C¨n cø Mc(t) hoÆc Pc(t), Ic(t), ... h×nh 6-4a , tÝnh m« men trôc ®éng c¬.
trung b×nh: VÏ biÓu ®å M®g(t) nh− h×nh 6-4c.
n
6.2.2c. B−íc 3
∑M c.i .t i
VÏ biÕu ®å phô t¶i ®éng Mc.®g(t) nh− h×nh 6-4d:
M tb = 1
n
; (6-8)
∑t i
Mc.®g = Mc + Mco + M®g ; (6-
1 11)
Trang 182
Trang 183
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
6.2.2d. B−íc 4 Pc
Dùa vµo Mc.®g(t) tiÕn hµnh kiÓm tra kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña Kh«ng cÇn kiÓm Pc(t)
®éng c¬ theo ®iÒu kiÖn: nghiÖm qu¸ t¶i vÒ m«
λM.M®m ≥ Mmax ; (6-12) men, nh−ng cÇn kiÓm
§éng c¬ th−êng: λM = 2 nghiÖm ®iÒu kiÖn khëi t
§éng c¬ §Kdq : λM = 2 ÷ 3 ®éng vµ ph¸t nãng. H×nh 6 - 5: Phô t¶i dµi h¹n
§éng c¬ §Kls : λM = 1,8 ÷ 3
§éng c¬ §Krs, 2ls : λM = 1,8 ÷ 2,7
6.3.1b. Chän ®éng c¬ phôc vô phô t¶i dµi h¹n biÕn ®æi
6.2.2e. B−íc 5
Cuèi cïng kiÓm tra l¹i c«ng suÊt ®éng c¬ theo ®iÒu kiÖn Mc
ph¸t nãng (cô thÓ sÏ kh¶o s¸t ë phÇn sau). Mc2 Mc2
- NÕu sau khi kiÓm tra mµ kh«ng tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn Mc4
ph¸t nãng vµ qu¸ t¶i th× ph¶i chän l¹i ®éng c¬; th−êng t¨ng c«ng
suÊt ®éng c¬ lªn mét cÊp. Mc1 Mc1
* GÇn ®óng: bá qua qu¸ tr×nh qu¸ ®é coi M®g ≈ 0. Nh− vËy Mc3 Mcn
chØ cÇn Mc(t) tÜnh, ®i tÝnh Mtb(t) råi chän s¬ bé ®éng c¬, sau kiÓm
tra l¹i theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng theo biÓu ®å phô t¶i tÜnh. t
§6.3. Chän ®éng c¬ ®iÖn khi
kh«ng ®iÒu chØnh tèc ®é t1 t2 t3 t4 tn t0 t1
tck
6.3.1. Chän ®éng c¬ ®iÖn lµm viÖc dµi h¹n
H×nh 6 - 6: Phô t¶i dµi h¹n biÕn ®æi
6.3.1a. Chän ®éng c¬ phôc vô phô t¶i dµi h¹n kh«ng ®æi
Dùa vµo Pc(t) hoÆc Mc(t) ®· quy ®æi vÒ trôc ®éng c¬. C¸c b−íc tiÕn hµnh chän ®éng c¬ nh− môc 6.2, ë ®©y chØ
tr×nh bµy b−íc chän c«ng suÊt ®éng c¬ theo trÞ trung b×nh:
VÝ dô nh− h×nh 6-5, dùa vµo sæ tay, chän ®éng c¬ cã:
n
P®m ≥ Pc ; (6-13) ∑M c. i .t i
Th«ng th−êng chän: M tb = 1
n
(6-15a)
P®m = (1 ÷ 1,3).Pc ; (6-14) ∑t
1
i
Trang 184 Trang 185
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
n Khi chän ®éng c¬ dµi h¹n cã c«ng suÊt nhá h¬n phô t¶i
∑P c. i .t i ng¾n h¹n th×:
Ptb = 1
(6-15b)
n
τ«®2 = (∆Pc.nh / A) > τ«®1 = τcp (6-19)
∑t i
1 Muèn τ tiÕn tíi τ«®1 = τcp trong thêi gian lµm viÖc tlv th× dùa
§éng c¬ chän ph¶i cã: vµo ph−¬ng tr×nh ®−êng cong ph¸t nãng víi ®iÒu kiÖn ban ®Çu lµ
τb® = 0, ta cã:
M®m = (1 ÷ 1,3 )Mtb ; (6-16a)
P®m = (1 ÷ 1,3)Ptb ; (6-16b) τ«®1 = τ«®2.(1 - e- tlv/ θ) = (∆Pc.nh / A).(1 - e- tlv/ θ) = τcp ; (6-20)
§iÒu kiÖn kiÓm nghiÖm: theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng, qu¸ t¶i HÖ sè qu¸ t¶i vÒ nhiÖt khi chän Pdh.®m < Pc.nh lµ:
vÒ m« men vµ khëi ®éng. qn = ∆Pc.nh / ∆Pdh.®m = τ«®2 / τ«®2 = 1 / (1 - e- tlv/ θ) (6-21)
6.3.2. Chän ®éng c¬ ®iÖn lµm viÖc ng¾n h¹n MÆt kh¸c ta cã:
6.3.2a. Chän ®éng c¬ dµi h¹n lµm viÖc cho phô t¶i ng¾n h¹n ∆Pdh.®m = ∆Pc.nh.(1 - e- tlv/ θ) (6-22)
NÕu chän Pdh.®m ≥ Pc.nh Pc τ Rót ra:
th× τ < τcp , nh− vËy sÏ kh«ng
sö dông hÕt kh¶ n¨ng chÞu Pc.nh tlv = θ.ln[ ∆Pc.nh / (∆Pc.nh - ∆Pdh.®m)] (6-23)
nhiÖt cña ®éng c¬. VËy cã thÓ τ«®2 HÖ sè qu¸ dßng khi chän Pdh.®m < Pc.nh lµ:
chän c«ng suÊt Pdh.®m < Pc.nh !
τ«®1 =τcp qd = Ic.nh / Idh.®m = Pc.nh / Pdh.®m (9 - 24)
Gi¶ sö ®éng c¬ dµi h¹n
2 MÆt kh¸c:
cã Pdh.®m vµ Mdh.®m. Khi nã lµm
viÖc trong chÕ ®é ng¾n h¹n
1 qn = ∆Pc.nh / ∆Pdh.®m = (K + Vc.nh) / (K + Vdh.®m)
víi thêi gian tlv th× cã thÓ t¨ng
phô t¶i ®Õn: t = (K + qd2.Vdh.®m) / (K + Vdh.®m) (6-25)
Pc.nh = λ.Pdh.®m ; (6-17a)
tlv §Æt: K / Vdh.®m = α , (th−êng: α = 0,5 ÷ 2) ta cã:
Mc.nh = λ.Mdh.®m ; (6-17b) H×nh 6 - 7: Phô t¶i ng¾n h¹n qn = (α + qd2) / (α + 1) (6-26)
Khi ®ã ph¶i tÝnh to¸n thêi gian lµm viÖc sao cho ph¸t nãng
1 + α.e −t lv / θ
cña ®éng c¬ ®¹t gi¸ trÞ cho phÐp (®Ó tËn dông hÕt kh¶ n¨ng chÞu qd = (6-27)
nhiÖt cña ®éng c¬). 1 + e −t lv / θ
Víi ®éng c¬ dµi h¹n (®−êng 1): Vµ cuèi cïng ta chän ®éng c¬ dµi h¹n phôc vô cho phô t¶i
ng¾n h¹n:
τ«®1 = (∆Pdh.®m / A) = τcp (6-18) Pdh.®m.chän ≥ Pc.nh / qd (6-28)
Trang 186 Trang 187
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
6.3.2b. Chän ®éng c¬ ng¾n h¹n phôc vô phô t¶i ng¾n h¹n ⎡ 1 − e − t lv / θ ⎤ −t n / θO
τmin = τ«®. ⎢ −( t lv / θ+ t n / θO ) ⎥
⋅e (6-36)
§éng c¬ ng¾n h¹n ®−îc chÕ t¹o cã thêi gian lµm viÖc tiªu ⎣1 − e ⎦
chuÈn lµ:
NÕu θ = θo th×:
ttc =15, 30, 60, 90, ( phót ). Nh− vËy ta ph¶i chän:
tlv = ttc (6-29) ⎡ 1 − e − t lv / θ ⎤
τmax = τ«®. ⎢ − t ck / θ ⎥
(6-37)
P®m.chän ≥ Plv.nh (6-30) ⎣1 − e ⎦
NÕu tlv ≠ ttc th× s¬ bé chän ®éng c¬ cã ttc vµ P®m gÇn víi gi¸ Khai triÓn chuçi Furiª vµ lÊy sè h¹ng thø 1 cña chuçi ta cã:
trÞ tlv vµ Pc.nh. Sau ®ã x¸c ®Þnh tæn thÊt ®éng c¬ ∆P®m víi c«ng suÊt τmax ≈ τ«®.( tlv / tck ) = τ«®.ε (6-38)
P®m, vµ ∆Pc.nh víi Pc.nh. Quy t¾c chän ®éng c¬ lµ:
(1 − e − t lv / θ ) P τ
∆P®m.chän ≥ ⋅ ∆Pc. nh (6-30) θ Pc.nhll Pc.nhll Pc.nhll
(1 − e − t tc / θ )
τcp = τ«®
§ång thêi tiÕn hµnh kiÓm nghiÖm ®éng c¬ theo ®iÒu kiÖn
qu¸ t¶i vÒ m«men, m«men khëi ®éng vµ ®iÒu kiÖn ph¸t nãng. τmax
6.3.3. Chän ®éng c¬ lµm viÖc ng¾n h¹n lÆp l¹i
τ(t)
6.3.3a. §å thÞ phô t¶i vµ ®−êng cong ph¸t nãng
τmin
Sau mét sè chu kú lµm viÖc, τ(t) sÏ dao ®éng trong
kho¶ng τmin ÷ τmax :
Trong kho¶ng tlv : τ = τ«® - (τ«® - τmin ).e- t/ θ (6-31) θ0 tlv tn t
- t/ θo
Trong kho¶ng tn : τ = τmax.e ; (6-32) H×nh 6 - 8: §å thÞ phô t¶i vµ ®−êng cong ph¸t nãng
Ta tÝnh ®−îc τmax vµ τmin :
6.3.3b. Chän ®éng c¬ dµi h¹n phôc vô phô t¶i ng¾n h¹n lÆp l¹i
- tlv/ θ - tlv/ θ
τmax = τ«®.(1 - e ) + τmin.e (6-33)
Th−êng chän ®éng c¬ dµi h¹n cã Pdh.®m < Pc.nhll ®Ó tËn dông
- tn/ θo
τmin = τmax.e (6-34) kh¶ n¨ng ph¸t nãng cho phÐp cña ®éng c¬. Nh− vËy hÖ sè qu¸ t¶i
vÒ nhiÖt:
⎡ 1 − e − t lv / θ ⎤
τmax = τ«®. ⎢ −( t lv / θ+ t n / θO ) ⎥
(6-35) 1 − e − ( t lv / θ+ t n / θO )
⎣1 − e ⎦ qn = τ«® / τmax = (6-39)
1 − e − t lv / θ
Trang 188
Trang 189
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
BiÕn ®åi sè mò: Trong tr−êng hîp εtc% ≠ εft% th× cÇn hiÖu chØnh l¹i c«ng
suÊt ®éng c¬:
⎛ t lv t n ⎞ 1 ⎡ t θ ⎤ t ⎡ βt ⎤ t
⎜⎜ + ⎟⎟ = ⋅ ⎢t lv + n ⎥ = lv ⋅ ⎢1 + n ⎥ = lv ; (6-40)
⎝ θ θo ⎠ θ ⎣ θo ⎦ θ ⎣ t lv ⎦ ε.θ ε ft %
P®m.chän = Pc.nhll . (6-45)
ε tc %
β lµ hÖ sè xÐt tíi ®iÒu kiÖn lµm m¸t bÞ kÐm ®i trong thêi
gian nghØ. Sau ®ã ph¶i kiÓm tra vÒ m« men qu¸ t¶i, khëi ®éng vµ ph¸t
nãng.
β = 0,5 ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.
§6.4. Chän ®éng c¬ ®iÖn khi ®iÒu chØnh tèc ®é
β = 0,25 ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu.
§Ó tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ trong tr−êng hîp nµy cÇn
t lv
ε= lµ h»ng sè thêi gian ®ãng ®iÖn t−¬ng ®èi cã ph¶i biÕt nh÷ng yªu cÇu c¬ b¶n sau:
t lv + β.t n
1. §Æc tÝnh phô t¶i Pyc(ω), Myc(ω) vµ ®å thÞ phô t¶i Pc(t),
xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn lµm m¸t bÞ kÐm ®i trong thêi gian nghØ.
Mc(t), ω(t)
Cuèi cïng ta cã:
2. Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é: D = ωmax / ωmin
1 − e − t lv / ε.θ
qn = (6-41) 3. Lo¹i ®éng c¬ ®Þnh chän ( mét chiÒu, xoay chiÒu, ... ).
1 − e −t lv / θ
4. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ bé biÕn ®æi träng hÖ thèng
Chän c«ng suÊt ®éng c¬ dµi h¹n phôc vô phô t¶i ng¾n h¹n T§§T§ ®ã.
lÆp l¹i:
Hai yªu cÇu trªn nh»m x¸c ®Þnh nh÷ng tham sè Pyc.max vµ
∆Pdh.®m.chän ≥ ∆Pc.nh / qn (6- 42) Myc.max.
6.3.3c. Chän ®éng c¬ ng¾n h¹n lÆp l¹i phôc vô phô t¶i NHLL VÝ dô: §èi víi phô t¶i truyÒn ®éng yªu cÇu trong ph¹m vi
§éng c¬ ng¾n h¹n lÆp l¹i th−êng ®−îc chÕ t¹o chuyªn dông ®iÒu chØnh cã P = const (xem h×nh 6-9a).
cã ®é bÒn c¬ khÝ cao, qu¸n tÝnh nhá (®Ó ®¶m b¶o khëi ®éng vµ Ta cã c«ng suÊt yªu cÇu cùc ®¹i: Pmax = P®m = const, nh−ng
h·m th−êng xuyªn) vµ kh¶ n¨ng qua t¶i lín (tõ 2,5 ÷ 3,5 lÇn). m« men yªu cÇu cùc ®¹i l¹i phô thuéc vµo ph¹m vi ®iÒu chØnh:
§ång thêi ®−îc chÕ t¹o víi thêi gian ®ãng ®iÖn tiªu chuÈn Mmax = P®m / ωmin .
lµ: εtc% = 15%, 25%, 40% vµ 60%.
§èi víi phô t¶i truyÒn ®éng yªu cÇu trong ph¹m vi ®iÒu
§éng c¬ ®−îc chän: chØnh tèc ®é, M = const (xem h×nh 6-9b).
εtc% = εfôt¶i% (6-43) Ta cã:
P®m.chän ≥ Pc.nhll (6-44) Pmax = M®m.ωmax .
Trang 190 Trang 191
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Tuy vËy cã tr−êng hîp, ng−êi ta thiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cã
ω ω ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh kh«ng phï hîp chØ v× môc ®Ých lµ ®¬n gi¶n
ωmax ωmax cÊu tróc ®iÒu chØnh.
Pc Pc
Mc Mc VÝ dô: §èi víi t¶i P = const, khi sö dông ®éng c¬ ®iÖn mét
chiÒu, ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh thÝch hîp lµ ®iÒu chØnh tõ th«ng
kÝch tõ. Nh−ng ta dïng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng
ωmin ωmin th× khi tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ cÇn ph¶i xÐt yªu cÇu Mmax
Pmax Mmax (h×nh 6 - 11).
Mc, Pc Mc, Pc VËy c«ng suÊt ®éng c¬ lóc ®ã kh«ng ph¶i lµ P®m = Pyc mµ:
a) b) P®m = Mmax.ωmax = (ωmax / ωmin ).Pyc = D.Pyc (6-
H×nh 6 - 9: C¸c ®Æc tÝnh Pc(ω) vµ Mc(ω) 46)
Hai yªu cÇu vÒ lo¹i ®éng c¬ vµ lo¹i truyÒn ®éng cã ý nghÜa Nh− vËy c«ng suÊt ®Æt sÏ lín h¬n D lÇn so víi Pyc .
®Æc biÖt quan träng. Nã x¸c ®Þnh kÝch th−íc c«ng suÊt l¾p ®Æt
truyÒn ®éng, bëi v× hai yªu cÇu nµy cho biÕt hiÖu suÊt truyÒn ®éng ω
vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh P®.ch(ω), M®.ch(ω) cña truyÒn ®éng. Th«ng ωmax P®m = Mmax.ωmax
th−êng c¸c ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh nµy th−êng phï hîp víi ®Æc tÝnh
phô t¶i yªu cÇu Pyc(ω), Myc(ω) (xem h×nh 6 -10).
Pyc
ω P®.ch
ωmax Myc
M®.ch P®.ch
ωmin Mmax
Pyc Mc , Pc
Myc H×nh 6-11: Chän ®éng c¬ cã ®Æc tÝnh P®.ch(ω) kh«ng phï hîp
ωmin
MÆt kh¸c viÖc tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ cßn phô thuéc
P Mmax vµo ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é, vÝ dô cïng mét lo¹i ®éng c¬
Mc , Pc nh− ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, mçi ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh kh¸c
nhau cã ®Æc tÝnh truyÒn ®éng kh¸c nhau, ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh
H×nh 6 - 10: C¸c ®Æc tÝnh Myc(ω), Pyc(ω) ®iÖn ¸p dïng tiristor cã hiÖu suÊt thÊp so víi ph−¬ng ph¸p ®iÒu
vµ M®.ch(ω), P®.ch(ω) chØnh tÇn sè dïng bé biÕn ®æi tiristor. V× vËy khi tÝnh chän c«ng
suÊt ®éng c¬ b¾t buéc ph¶i xem xÐt tíi tæn thÊt céng suÊt ∆P vµ
Trang 192 tiªu thô c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q trong suèt d¶i ®iÒu chØnh.
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 193 Trang 194
Do vËy viÖc tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ cho truyÒn ®éng
cã ®iÒu chØnh tèc ®é cÇn ph¶i g¾n víi mét hÖ truyÒn ®éng chän Pc
tr−íc ®Ó cã ®Çy ®ñ yªu cÇu c¬ b¶n cho viÖc tÝnh chän. Pc2
§6.5. KiÓm nghiÖm c«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn Pc6
Pc1 Pc3 Pc5
ViÖc tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ ë c¸c môc trªn ®−îc coi
lµ giai ®o¹n chän s¬ bé ban ®Çu. §Ó kh¼ng ®Þnh ch¾c ch¾n viÖc Pc4
tÝnh chän ®ã lµ chÊp nhËn ®−îc, ta cÇn ph¶i kiÓm nghiÖm l¹i viÖc
tÝnh chän ®ã.
Yªu cÇu vÒ kiÓm nghiÖm viÖc tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬
gåm cã:
t
- KiÓm nghiÖm ph¸t nãng: t1 t2 t3 t4 t5
τ«® ≤ τcp (6-47) H×nh 6 - 12: H×nh thang ho¸ ®Æc tÝnh t¶i
- KiÓm nghiÖm qu¸ t¶i vÒ m« men:
XuÊt ph¸t tõ ph−¬ng ph¸p nhiÖt sai cùc ®¹i (xem tµi liÖu
M®m > Mc.max (6-48)
tham kh¶o) víi ®iÒu kiÖn xÐt ë chu kú xa ®iÓm gèc to¹ ®é, lóc ®ã
- KiÓm nghiÖm m« men khëi ®éng: th× nhiÖt sai cña ®éng c¬ biÕn thiªn theo quy luËt x¸c ®Þnh,
Mk® ≥ Mc.mëm¸y (6- 49) vµ ta cã: τb® = τcc = τx .
Ta thÊy r»ng viÖc kiÓm nghiÖm theo yªu cÇu qu¸ t¶i vÒ m« Tõ ph−¬ng tr×nh τmax(t) ta cã:
men vµ m« men khëi ®éng cã thÓ thùc hiÖn dÔ dµng.
∆P1
Riªng vÒ yªu cÇu kiÓm nghiÖm ph¸t nãng lµ khã kh¨n, τ x (1 − e −t ck / θ ) = (1 − e −t1 / θ ).e −( t ck −t1 ) / θ +
A
kh«ng thÓ tÝnh to¸n ph¸t nãng ®éng c¬ mét c¸ch chÝnh x¸c ®−îc
∆P
(v× tÝnh ph¸t nãng ®éng c¬ lµ bµi to¸n phøc t¹p). + 2 (1 − e −t 2 / θ ).e −[ t ck −( t1 + t 2 )] / θ + ... + (6-50)
A
Tuy vËy gÇn ®óng cã thÓ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p kiÓm
∆P
nghiÖm ph¸t nãng gi¸n tiÕp qua c¸c ®¹i l−îng ®iÖn sau ®©y. ... + n (1 − e −t n / θ )
A
6.5.1. KiÓm nghiÖm ®éng c¬ b»ng ph−¬ng ph¸p tæn thÊt trung
b×nh: Xem nhiÖt sai æn ®Þnh τx do l−îng tæn thÊt c«ng suÊt trung
- Gi¶ sö cã ®Æc tÝnh t¶i Pc(t) lµ ®−êng cong th× ph¶i h×nh b×nh ∆Ptb g©y ra, ta cã:
thang ho¸ tõng ®o¹n vµ trong mçi ®o¹n ®−îc coi lµ cã Pc = const ∆Ptb
(nh− h×nh 6 - 12). τx = (6-51)
A
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 195 Trang 196
Thay vµo ta cã: n
∑ P .t i i
∆Ptb ∆P ∆Ptb = 1
(1 − e −t ck / θ ) = 1 (1 − e −t1 / θ ).e −( t ck −t1 ) / θ + α ∑ t + β∑ t + ∑ t
(6-57)
A A k 0 lv
∆P
+ 2 (1 − e −t 2 / θ ).e −[ t ck −( t1 + t 2 )] / θ + ... + (6-52) Pc
A
P1 P1
∆P
... + n (1 − e −t n / θ ) P3
A P5
-x
Khai triÓn hµm e vµ chØ lÊy 2 sè h¹ng ®Çu, ta cã:
P2
∆Ptb t ck ∆P1 t 1 ∆P2 t 2 ∆P t
⋅ = ⋅ + ⋅ + ... + n ⋅ n (6-53) P4
A θ A θ A θ A θ
Víi gi¶ thiÕt trong qu¸ tr×nh lµm viÖc: A = const, θ = const,
ta cã: ηη5η2η4 η3 η1 t1 t2 t3 t4 t5 t1 t
tck
n n
∑P t i i ∑P t i i H×nh 6 - 13: C¸c ®Æc tÝnh Pc(t) vµ η( Pc )
∆Ptb = 1
n
= 1
(6-54)
∑t
t ck Trong ®ã:
i
1
α lµ hÖ sè gi¶m truyÒn nhiÖt khi khëi ®éng vµ h·m,
Vµ ®éng c¬ ®−îc chän ph¶i ®¶m b¶o:
α = 0,75 ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu,
∆P®m.chän ≥ ∆Ptb (6-55)
α = 0,5 ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu.
Trong thùc tÕ, viÖc tÝnh to¸n ∆Pi , ∆Ptb cã thÓ dùa vµo Pc(t)
tk lµ thêi gian khëi ®éng vµ h·m.
vµ η(Pc) cña ®éng c¬ (xem h×nh 6-13):
β lµ hÖ sè gi¶m truyÒn nhiÖt khi ®éng c¬ dõng.
Vµ ∆P®m.chän ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
β = 0,5 ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.
1 − ηđm
∆Pđm.chon = Pđm (6-56) β = 0,25 ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu.
ηđm
t0 lµ thêi gian nghØ cña ®éng c¬.
§èi víi ®éng c¬ cã qu¹t giã tù lµm m¸t th× trong biÓu thøc
(6-55) ph¶i tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng suy gi¶m cña truyÒn nhiÖt khi dõng 6.5.2. KiÓm nghiÖm ®éng c¬ theo ®¹i l−îng dßng ®iÖn ®¼ng trÞ
m¸y, khi khëi ®éng vµ h·m, ta cã: XuÊt ph¸t tõ biÓu thøc:
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 197 Trang 198
∆P = K + V = K + bI2 (6-58) Nh− vËy t−¬ng ®−¬ng víi biÓu thøc ∆Ptb ta cã biÓu thøc
Trong ®ã: dßng ®iÖn ®¼ng trÞ:
n
K lµ tæn thÊt c«ng suÊt kh«ng ®æi. ∑I 2
i
V lµ tæn thÊt c«ng suÊt biÕn ®æi, th−êng: V = bI2 . I đt = 1
(6-59)
α ∑ t + β∑ t + ∑ t
k 0 lv
I lµ dßng ®iÖn ®éng c¬.
b lµ hÖ sè tû lÖ. §iÒu kiÖn kiÓm nghiÖm:
i
i I®t ≤ I®m.chän (6-60)
I2 §Ó tÝnh gi¸ trÞ I®t ta
ph¶i tÝnh qu¸ tr×nh qu¸ ®é.
I1 I3 Gi¶ thiÕt cã kÕt qu¶ tÝnh Ici
dßng ®iÖn i(t), nã cã d¹ng Idi
I4 ®−êng cong liªn tôc, nh−
trªn h×nh 6-14a (bËc thang t
I5 ti
ho¸) vµ trªn h×nh 6-14b
t (g·y khóc ho¸) ®Ó t×m Ii vµ ti : H×nh 6 - 15: g·y khóc ho¸
t1 t2 t3 t4 t5
H×nh 6 - 14a: Dßng ®iÖn i(t) Trong tr−êng hîp ®−êng cong dßng ®iÖn cã d¹ng t¨ng
tr−ëng lín nh− trªn h×nh 6-15b, th× ta dïng c«ng thøc gÇn ®óng:
i ∆I 2
I2 I5 I i = I di .I ci + (6-61)
3
I4
I6 ∆I = Ici - Idi (6-62)
I1
Trong ®ã: Idi, Ici x¸c ®Þnh theo ®å thÞ trªn h×nh 6-15.
I3 I7
6.5.3. KiÓm nghiÖm ®éng c¬ theo ®¹i l−îng m« men ®¼ng trÞ
I8 Ph−¬ng ph¸p kiÓm nghiÖm ®éng c¬ theo ®iÒu kiÖn ph¸t
t nãng gi¸n tiÕp lµ m« men ®−îc suy ra tõ ph−¬ng ph¸p dßng ®iÖn
0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 ®¼ng trÞ, khi m« men tû lÖ víi dßng ®iÖn: M = cI (c lµ hÖ sè tû lÖ).
H×nh 9 - 14b: C¸ch tÝnh gÇn ®óng i(t) §èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu th× ®iÒu kiÖn nµy ®−îc tho¶
m·n khi tõ th«ng cña ®éng c¬ kh«ng ®æi.
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 199
Trang 200
§èi víi ®éng c¬ kh«ng ®«ng bé:
C«ng suÊt ®¼ng trÞ:
M = CmI2Φ2cosϕ2 (6-62)
n
Ta cÇn ph¶i cã Φ2 = const, vµ cosϕ2 = const ( tøc lµ gÇn tèc 1
®é ®Þnh møc cña ®éng c¬ ).
Pđt =
t ck
∑ P .t
1
i
2
i (6-65)
TÝnh m« men ®¼ng trÞ: Chän ®éng c¬ cã:
1 n
P®m.chän ≥ P®t (6-66)
M đt =
t ck
∑M 2
i .t i (6-63)
1 Trong thùc tÕ ë gi¶n ®å phô t¶i, tèc ®é truyÒn ®éng th−êng
thay ®æi lín trong qu¸ tr×nh khëi ®éng vµ h·m. Cho nªn cÇn ph¶i
KiÓm nghiÖm ®éng c¬: tÝnh to¸n hiÖu chØnh P(t) nh− h×nh 6-16.
M®m.chän ≥ M®t (6-
64)
6.5.4. KiÓm nghiÖm ®éng c¬ theo ®¹i l−îng c«ng suÊt ®¼ng trÞ C©u hái «n tËp
Trong truyÒn ®éng mµ tèc ®é ®éng c¬ Ýt thay ®æi th× P ≡ M, 1. C¸c quan hÖ nhiÖt sai cña ®éng c¬ theo thêi gian τ = f(t)
do vËy cã thÓ dïng ®¹i l−îng c«ng suÊt ®¼ng trÞ ®Ó kiÓm nghiÖm ®−îc sö dông víi môc ®Ých g× ? nhÞp ®é t¨ng/gi¶m nhiÖt sai khi ¨n
ph¸t nãng. t¶i hoÆc th¸o t¶i cña ®éng c¬ ®iÖn phô thuéc vµo th«ng sè nµo ?
Nªu ý nghÜa cña h»ng sè thêi gian ph¸t nãng Tn ?
2. §å thÞ phô t¶i lµ g× ? §Þnh nghÜa ®å thÞ phô t¶i tÜnh vµ ®å
M P, ω
thÞ phô t¶i toµn phÇn. Sù kh¸c nhau gi÷a hai lo¹i ®å thÞ phô t¶i ®ã
P(t) M(t)
lµ g× ? C«ng dông cña tõng lo¹i trong viÖc gi¶i quyÕt bµi to¸n tÝnh
chän c«ng suÊt ®éng c¬ ?
ω(t)
3. §èi víi ®éng c¬ ®iÖn cã m¸y chÕ ®é lµm viÖc ? §Æc ®iÓm
t lµm viÖc cña ®éng c¬ ë tõng chÕ ®é ®ã ? §å thÞ phô t¶i cña tõng
lo¹i chÕ ®é ®−îc ®Æc tr−ng bëi nh÷ng th«ng sè nµo ?
4. ViÕt c«ng thøc tÝnh to¸n hoÆc kiÓm nghiÖm ph¸t nãng
®éng c¬ b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÖt sai, tæn thÊt c«ng suÊt trung
b×nh, c¸c ®¹i l−îng ®¼ng trÞ ? C«ng dông cña tõng ph−¬ng ph¸p
®èi víi bµi to¸n chän c«ng suÊt ®éng c¬ ?
5. C¸c b−íc tÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ ë chÕ ®é dµi h¹n
H×nh 9 - 16: Minh ho¹ c¸ch tÝnh to¸n hiÖu chØnh P(t) vµ chÕ ®é ng¾n h¹n, ng¾n h¹n lÆp l¹i ?
Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng Ths. Kh−¬ng C«ng Minh Gi¸o Tr×nh: TruyÒn ®éng ®iÖn Tù ®éng
Trang 201
